學習內容：
1、架棚巷道支護
2、掘進安全質量標準化和文明生產
授課教案
為提高員工的安全生產意識，進一步推進質量標準化建設，我與大家一道共同**掘進方面的有關知識。學習將從煤礦架棚巷道支護、掘進工作面安全質量標準化要求及存在的問題隱患等。
第一講架棚巷道支護
巷道掘進出來後，需根據掘進巷道圍岩的不同性質對巷道進行支護，以控制巷道圍岩的變形，防止巷道片幫冒頂，保證施工人員的作業安全。這裡，我給大家簡單介紹一下巷道支護方面的知識。
根據支護對圍岩的作用形式不同，支護可分為以下兩大類：
一、支（被動支護）
以抵抗圍岩的變形為主的各種支架形式，如棚式支架等；
二、護（主動支護）
以提高圍岩自身支撐能力和穩定性為主的各種維護形式，如錨桿支護及錨網噴支護等。
現在就各支護形式及架設安全問題介紹如下：
1、棚式支架
⑴木支架：木支架在採礦工業中用的最早、過去用的也是最廣泛的。在座同志中，那些參加工作比較早的或許還見過木支架。
木支架的缺點是：強度有限、不能防火，容易腐朽，服務年限短，維修費用高，當巷道變形量超過100~200mm時，木支架就可能遭到破壞，且不能阻止和防止圍岩風化。目前在國有煤礦已見不到採用木支架支護的。
⑵金屬支架：即用舊鋼軌、礦用工字鋼或u型鋼加工成梯形、拱形支架支護巷道。有時為了適應動壓的特點，將其製成可縮性結構，應用於動壓較大的回採巷道。
掘進隊採用的工字鋼剛性支架也有一定的可縮性，在它的支護體系中縮量包括柱腿插入底板、架後破碎煤體壓縮、梁腿接榫處木墊壓縮以及支架本身的撓曲變形等。
⑶鋼筋混凝土支架：是在地面用鋼筋混凝土預製成頂樑、棚腿和背板等構件，運到井下裝配架設成梯形棚式支架，支護巷道，這種支護形式的最致命缺點是不能承受動壓，在我礦沒有採用，這裡也不過多敘述。
2、棚式支架架設的安全問題
⑴安全問題
在架設棚式支架前必須對工作場所進行審幫問頂，巷道爆破後及時前串前探梁、前探梁上臥工鋼梁掩護暴漏的頂板。
㈠前探梁的使用
前探梁可以有效保證迎頭處的施工人員人身安全，所以大家應重視前探梁的使用，發現不合格的前探梁要及時更換。
棚式支護的巷道放炮後必須立即在工作面向前移動前探梁，前探梁的固定方式、位置、根數都要符合作業規程的規定，並必須用木棧剎緊背牢，切實有效，杜絕空頂作業現象，以保證在工作面前方空頂區工作人員的安全。前探梁的探出部分之上應將要架設的棚梁架上去，並用網覆蓋好，裱褙嚴實，待工作面煤出淨後，再安上棚腿，柱窩深度必須符合規程要求，兩幫裱褙嚴實。
工鋼棚使用4根不少於4m的12#工鋼做前探梁，一粱三卡。在實際施工中需要注意的問題有：
⑴前探梁長、重，需要前移前探梁時，一定要放足人手，前移時，抬梁人員注意手托梁的底部，防止碰傷手指；
⑵前移到適宜位置後，要使用木片將前探梁裱褙嚴實，確保前探梁正常的工作狀態；
㈡其他臨時支護
掘進工作面必須在正前掛網護好頂板，並打設至少2根臨時點柱，護好迎頭斷面，以切實控制好頂板，如掘進的是上山巷道或其他向上巷道，正前不易打設臨時點柱時，可在巷道兩幫掏出位置，打設臨時點柱，如有條件，可直接往正前打幾根錨桿，均勻掛網護好掌子面，保持正前圍岩完整，利用圍岩自身的支撐作用控制頂幫圍岩的變形垮落，防止冒頂。（例如1、古漢山礦2023年4月4日4時42分西大巷發生冒頂事故，冒頂長度達12.5m,造成3死2傷事故。
2、2023年元月2日2時50分某礦發生一起頂板事故，造成1人死亡。）
㈢架棚的工程規格
架棚前，應先按中腰線和設計規格找柱窩，棚腿柱窩要找到實底，減少柱腿穿底量，提高棚腿的支護強度，防止鬆動圈擴大。架設的棚式支架要嚴格按照設計規格，留取岔角。岔角值的大小一般為75度至80度，岔角值要依具體實際靈活選用，巷道側壓大時岔角值取大些，側壓小時，岔角值取小些，（棚腿岔角一般相當於柱長的1/4~1/5）。
棚式支架的架設「親口」要嚴密合縫。棚平面與巷道中線要垂直，不許出現吊唇、後窮、錯牙，水平巷道架棚，要高低一致、快慢一致，嚴禁支架前傾、後仰、邁步等現象。梁腿接榫處要設定木質墊板，以增加可塑性和加強穩固性，防止滑動而掉梁傷人或無效。
按照《安全質量標準化標準及考核評級辦法》中有關規定，支架梁水平不超過50mm，支架扭矩不超過80mm，棚梁介面離合、錯位不超過5mm，支架間距誤差在±50mm範圍內，支架柱窩深度不小於設計值30mm，支架前傾後仰在±1°範圍內。
在傾斜巷道內架棚時，要有適當的迎山角，以平衡頂板產生的下滑力的作用。迎山角的取值取決於巷道的傾角及圍岩的性質，一般每傾斜6～8度，便應具有1度的迎山角，不得有退山角。迎山角過大時，就會形成所謂的「過山棚」
，受壓後棚向巷道上方推到；若迎山角過小，則會出現「退山棚」，受壓後支架要向巷道下方推到。過山棚和退山棚都會降低棚的支撐效果，所以迎山角要適當，絕不可使棚失效而造成冒頂事故。
按規定巷道坡度每增大6~8度，迎山角就上迎1度，那麼假如巷道傾斜角度為13度，該巷道的迎山角就應該為11度，驗收人員在驗收棚時，就要注意驗收棚時，棚腿與豎直方向夾角就成了11度，sin11=0.1908，高為2m的巷道迎山距就是0.1908*2=0.
3816。迎山距的測定方法是：從柱頭向下掛垂線，測量鉛垂線到柱跟的距離所測得數值即為迎山距。
㈣支架的裱褙
棚梁、棚腿架設好後，要嚴格背好頂幫，並設定好拉桿、撐桿，按規定使用好防倒器，保證所架設棚的穩定性，防止鬆散圍岩漏頂，造成各支架受力不均勻或失效而壓壞支架，發生冒頂。那麼，為什麼架棚後要及時裱褙呢？
①架後充填的必要性
採用爆破法掘進巷道，掘進斷面很難與支架外輪廓相互吻合，從而不可避免地在支架背後形成架後空間，架後空間的存在會對支架支護產生極為不利的影響。這些影響表現在：
a、架後空間的存在使支護體也就是煤體和矸石在周邊上與巷道圍岩呈不規律的點線接觸，使得圍岩變形時支架將受到不均勻的集中載荷的作用。支架受側向壓力，支架頂樑向下彎曲，呈現凹型破壞，棚腿彎曲，使支護強度劇減，嚴重威脅施工人員的人身安全。我們在井下現場，可以看到有的工鋼棚平整完好，有的工鋼棚卻向下彎曲,大家都說是壓力大引起的。
不錯，我們古漢山礦的礦壓確實大，但是不能一出問題就找客觀原因，假設我們架棚後及時充填架後空間，裱褙嚴實，使得支架受力均勻，礦壓載荷均勻作用在支架上，最多會使巷道斷面縮小，但是支架本身卻不會出現不規則破壞。
b、巷道掘出後如支架不能及時支撐圍岩，鬆動圈的範圍將進一步擴大，並隨著時間的延續而擴充套件。在鬆動圈形成和發展過程中，地應力峰值不斷向岩體深部轉移，鬆動圈內的岩體將不斷向巷道空間內移動，臨空的岩體有可能隨變形加大出現鬆動破壞。
②架後充填的作用
a、圍岩的載荷通過充填層均勻傳遞給支架，使支架沿周邊受勻部載荷；
b、支架提供的支撐力與圍岩變形同步出現，可及時抑制圍岩變形，改變支架被動承載狀況；
c、如果架後充填材料具有一定的可縮性，圍岩盈利重新分布時所釋放的變形能可部分地為充填層所吸收，降低支架所承受的載荷。
所以，同志們在現場施工時，需要裱褙的地方一定要裱褙嚴實，切不可敷衍了事，那樣不僅造成工程質量不合格，更嚴重的會給我們施工人員的人身安全帶來十分嚴重的隱患。
2、錨桿支護（簡單介紹）
⑴錨桿種類
採用錨桿支護，就是巷道掘進後向圍岩中鑽錨桿眼，然後將錨桿安設在錨桿眼內，對巷道圍岩予以人工加固的，從而維護巷道的穩定。
國內常用的錨桿有以下幾種：
①鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿
②金屬倒楔式錨桿
③木錨桿
④樹脂錨桿
⑤快硬水泥錨桿
⑥快硬膨脹水泥錨桿
⑦管縫式錨桿
⑧可伸縮式錨桿
我礦使用的是端頭錨固性樹脂錨桿，即用樹脂為粘結劑，在固化劑和加速劑的作用下，將錨桿的頭部粘結在錨桿孔內。它的顯著優點是：凝結硬化快，粘結強度高，在很短時間內便能達到很大的錨固力。
我礦使用的錨固劑有兩種，ck2360和z2360，ck是中文「超快」的簡寫，z是中文「中速」的簡寫，23是指錨固劑的直徑為23mm，60也就是錨固劑的長度是60mm，ck2360的包裝是粉白二色，z2360的包裝是黑白二色。
⑵錨桿支護作用理論
①懸吊理論
懸吊作用是指用錨桿將軟弱的直接頂板吊掛於其上的緊固老頂上，或者是用錨桿將因巷道開挖而引起鬆動的圍岩連線在鬆動區外的完整堅固岩體上，增強軟弱圍岩的穩定性，使鬆動圍岩不致冒落。
對於回採巷道經常遇到的如果巷道淺部圍岩鬆軟破碎，頂板出現鬆動破裂區，錨桿的懸吊作用就是將這部分易冒落岩體錨固在深部未鬆動的岩層上，如下圖所示。
②組合梁理論
如果頂板岩層中存在若干分層，組合梁理論認為錨桿的作用一方面提供錨固力增加各岩層間的摩擦力，阻止岩層沿層面繼續滑動，避免出現離層現象；另一方面錨桿杆體可增加岩層間的抗剪剛度，阻止岩層間的水平錯動，從而將巷道頂板錨固範圍內的幾個薄岩層鎖成乙個較厚的岩層。組合梁的作用就是將層狀岩體各岩層用錨桿鏈結並緊固，錨桿把數層薄的岩層組合成類似鉚釘加固的組合梁，提高了岩層的整體抗彎能力。這和日常生活中，大家用鉚釘加固物件的道理一樣。
在相同載荷的作用下，組合後的組合梁比未組合的板梁的撓度和內應力都大為減少，使得圍岩的穩定更好，從而加固頂板，防止冒頂事故的發生。
③楔固理論
錨桿的楔固作用是在圍岩中存在一組或幾組不同產狀的不連續面（就是傾斜方向不同的岩層）的情況下，由於錨桿穿過這些不連續面（岩層），防止或減少了圍岩沿不連續面的移動，從而防止冒頂事故的發生。
施工中如果遇到頂板有一層或幾層傾斜方向不同的岩層時，安注錨桿時要全場錨固。
④組合拱（壓縮拱）理論
這種作用在拱形巷道中體現比較明顯。
在拱形巷道圍岩的破裂區中安裝預應力錨桿，從桿體兩端起形成圓錐形分布的壓應力區，如果錨桿間距足夠小，各個錨桿形成的壓應力圓錐體相互交錯，在岩體中形成乙個均勻的壓縮帶，即壓縮拱。壓縮拱內岩石徑向、切向均受壓，處於三向應力狀態，圍岩強度得到提高，支撐能力相應增大。
⑤最大水平應力理論
澳大利亞學者提出，礦井岩層的水平應力通常大於鉛直盈利，巷道頂底板的穩定性主要受水平應力的影響。圍岩層狀特徵比較突出的回採巷道開挖後引起應力重新分布時，鉛直應力向兩幫轉移，水平應力向頂底板轉移。鉛直應力的影響主要顯現在兩幫，導致兩幫的破壞；水平應力的影響主要顯現於頂底板岩層。
錨桿的作用就是沿錨桿軸向約束岩層膨脹和在垂直錨桿軸向方向約束岩層剪下錯動。從而改善兩幫和頂底板的受力狀態，減少應力集中。
⑶錨桿作業的安全注意事項：
①工作前先檢查巷道頂幫情況，找出活矸，必要時打臨時點柱維護好頂板再工作；
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